EP0990666A1 - Emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit cyclischen oder polycyclischen Monomeren mit erhöhter Glasübergangstemperatur - Google Patents

Emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit cyclischen oder polycyclischen Monomeren mit erhöhter Glasübergangstemperatur Download PDF

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EP0990666A1
EP0990666A1 EP99118070A EP99118070A EP0990666A1 EP 0990666 A1 EP0990666 A1 EP 0990666A1 EP 99118070 A EP99118070 A EP 99118070A EP 99118070 A EP99118070 A EP 99118070A EP 0990666 A1 EP0990666 A1 EP 0990666A1
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EP
European Patent Office
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acrylate
methacrylate
meaning
copolymers
heptenyl
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EP99118070A
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Oliver Dr. Schäfer
Jürgen Dr. Stohrer
Ingrid Plank
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Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Original Assignee
Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F218/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid
    • C08F218/02—Esters of monocarboxylic acids
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    • C08F218/08—Vinyl acetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/327—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated alcohols or esters thereof
    • D06M15/333—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated alcohols or esters thereof of vinyl acetate; Polyvinylalcohol

Definitions

  • the invention relates to emulsion-polymerized copolymers with cyclic or polycyclic monomers with increased Glass transition temperature and process for its production and their use.
  • the properties of a homopolymer are characterized by used monomer specified. By adding more Monomers are formed before or during the polymerization Copolymers, the properties of which are determined by the type and Allow the amount of comonomers used to vary. Here can you next to the chemical properties such.
  • the mechanical properties of a Polymers change significantly above the glass transition temperature. The polymer loses its stiffness and begins to flow. Different glass temperatures of homopolymers are e.g. B. in J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook 1st Ed., J.
  • T (g) glass transition temperature of polymers with relatively low T (g) is therefore carried out so that monomers are copolymerized, the homopolymers of which are higher T (g) have as the polymers to be modified.
  • T (g) glass transition temperatures of vinyl ester polymers
  • B vinyl acetate polymers
  • T (g) vinyl acetate-ethylene copolymers
  • T (g) 0 ° C at approx. 15% Ethylene content
  • "hard” monomers that is with Monomers whose homopolymers have a higher T (g) than that too have modifying polymers, can be increased.
  • the standard comonomers mentioned to increase the Glass temperature has a number of disadvantages.
  • methyl methacrylate is a Comonomer, which is difficult with vinyl esters is copolymerizable.
  • styrene as a comonomer leads to higher proportions to reduce the UV resistance.
  • Disadvantageous when using vinyl chloride as a comonomer to increase the T (g) value is the chlorine content.
  • the Vinyl esters of alpha-branched carboxylic acids with 9 carbon atoms such as the VeoVa9® have the disadvantage of Saponification susceptibility when using their copolymers in alkaline medium.
  • the invention relates to emulsion-polymerized copolymers with an elevated glass transition temperature, one or more ethylenically unsaturated monomers being copolymerized, characterized in that they contain 0.5 to 60% by weight of one or more monomers of the general formula (I), wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and have the meaning H, ie hydrogen, or C 1 - to C 4 -alkyl radical and X represents an alkylene group in which at least one hydrogen atom can be replaced by a hydroxyl group.
  • n stands for an integer between 0 and 4.
  • Y stands for a polycyclic hydrocarbon radical, preferably a bicyclic building block, with an average of at most one hydrocarbon substituent being contained per cycle.
  • Preferred monomers of the formula (I) are compounds of the general formulas (II), (III) and (IV) and their mixtures.
  • R 1 , R 2 and R 3 are identical or different and can either be a hydrogen atom H or C 1 - to C 4 -alkyl radicals.
  • the Z radicals can be identical or different and have the meaning H, R, OR, COOR, COR, where R represents a branched or unbranched C 1 -C 10 -alkyl radical or cycloalkyl radical or C 1 -C 8 -aryl radical, whereby at most one alkyl substituent is contained per cycle.
  • m stands for an integer between 0 and 7.
  • Preferred compounds of the formula (II) are norbornyl acrylate, methylnorbornyl acrylate, dimethylnorbornyl acrylate, norbornyl methacrylate, methylnorbornyl methacrylate, dimethylnorbornyl methacrylate, tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .1 7.10 ] -dodecyl-3-acrylate, tetracyclo [4.4.0.1 2.5 .
  • heptenyl acrylate methylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl methacrylate, dimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl acrylate, dimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl methacrylate, trimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl acrylate, trimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl acrylate, trimethylhexacyclo [6.6.1.1 3.6 .1 10.13 .0 2.7 .0 9.14 ] heptenyl methacrylate, o
  • R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and have the meaning H or C 1 - to C 4 -alkyl radical.
  • S can be identical or different in these monomers and have the meaning H, R, OR, COOR, COR, where R represents a branched or unbranched C 1 -C 10 -alkyl radical or cycloalkyl radical or C 1 to C 8 -aryl radical, where An average of one hydrocarbon substituent is contained per cycle.
  • o and p independently of one another represent an integer between 0 and 6, the sum of o and p being 1 to 6.
  • the radical R preferably has the meaning H or methyl radical.
  • the Z radicals are preferably identical or different with the meaning H or C 1 -C 10 -alkyl radical, cycloalkyl radical or phenyl radical.
  • R particularly preferably has the meaning H and the radicals Z are identical or different with the meaning H, methyl radical or phenyl radical.
  • Preferred compounds of the formulas (III) and (IV) are tricyclo [5.2.1.0 2.6 ] decyl acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2.6 ] decyl methacrylate, dimethyltricyclo [5.2.1.0 2.6 ] decyl acrylate, dimethyltricyclo [4.3.1.0 2.6 ] decyl methacrylate, pentacyclo [ 6.5.1.1. 3.6 0. 2.7 0 9.13 ] pentadecyl acrylate, pentacyclo [6.5.1.1. 3.6 0. 2.7 0 9.13 ] pentadecyl methacrylate, trimethylpentacyclo [6.5.1.1. 3.6 0.
  • Norbornen Methylnorbornene, phenylnorbornene, dimethylnorbornene, Dihydrodicyclopentadiene, dimethyldihydrodicyclopentadiene, Tetracyclododecene, methyltetracyclododecene, Dimethyltetracyclododecene, ethyltetracyclododecene, Phenyltetracyclododecene, hexacycloheptadecene.
  • the representation of the unsaturated bicycles is from JP-A 06072909 (Derwent Abstract AN-94-124095), EP-A 0758657, US-A 5569730, JP-A 06009437 (Derwent Abstract AN-94-053926), JP-A 03128333 (Derwent Abstract AN-91-203976), DD-A 208341 (Derwent Abstract AN-84-213689).
  • the copolymers also contain at least one ethylenically unsaturated compound from the group of acrylic acid esters or methacrylic acid esters of alcohols with 1 to 12 carbon atoms, Vinyl esters of saturated aliphatic carboxylic acids with 2 up to 15 carbon atoms, ethylenically unsaturated dicarboxylic acids and their anhydrides, mono- or diesters, acids, olefins, Vinyl aromatics, vinyl halides and / or vinyl ethers, and Tiglinic acid esters and crotonic acid esters of alcohols with 1 to 12 carbon atoms.
  • acrylic acid esters or methacrylic acid esters of alcohols with 1 to 12 carbon atoms Vinyl esters of saturated aliphatic carboxylic acids with 2 up to 15 carbon atoms, ethylenically unsaturated dicarboxylic acids and their anhydrides, mono- or diesters, acids, olefins, Vinyl aromatics, vinyl halides and / or vinyl
  • vinyl esters are vinyl acetate, vinyl propionate, Vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl laurate, 1-methyl vinyl acetate, vinyl pivalate and vinyl ester of alpha-branched Monocarboxylic acids with up to 12 carbon atoms, for example VeoVa9® or VeoVa10®. Is particularly preferred thereby vinyl acetate.
  • Methacrylic acid esters or acrylic acid esters are methyl acrylate, Methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, Propyl acrylate, propyl methacrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate.
  • Methyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are very particularly preferred Methyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • Preferred anhydride of ethylenically unsaturated compounds is maleic anhydride.
  • preferred ester groups of fumaric acid and Maleic acid are the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, t-butyl, hexyl, ethylhexyl, and Dodecyl group.
  • Preferred olefins are ethene, propene or dienes such as for example butadiene or isoprene.
  • Preferred vinyl aromatics are styrene, methyl styrene, vinyl toluene.
  • a preferred one Vinyl halogen compound is vinyl chloride and a preferred one Vinyl ether is, for example, methyl vinyl ether.
  • the emulsion-polymerized copolymers additionally 0.05 up to 20.0% by weight, based on the total weight of the Comonomer mixture, auxiliary monomers from the group of ethylenically unsaturated carboxylic acids, preferably Acrylic acid or methacrylic acid; from the group of ethylenic unsaturated carboxamides, preferably acrylamide; out the group of ethylenically unsaturated sulfonic acids or their salts, preferably vinylsulfonic acid; and or Compounds from the group of multiple ethylenic unsaturated comonomers, for example divinyl adipate, Diallyl maleate, allyl methacrylate or triallyl cyanurate.
  • auxiliary monomers from the group of ethylenically unsaturated carboxylic acids, preferably Acrylic acid or methacrylic acid
  • carboxamides preferably acrylamide
  • Auxiliary monomers are also suitable Comonomers, for example acrylamidoglycolic acid (AGA), Methyl acrylamidoglycolic acid methyl ester (MAGME), N-methylol acrylamide (NMAA), N-methylol methacrylamide, N-methylolallyl carbamate, alkyl ether or alkyl ester of N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide or N-methylolallyl carbamate.
  • AGA acrylamidoglycolic acid
  • MAGME Methyl acrylamidoglycolic acid methyl ester
  • NMAA N-methylol acrylamide
  • N-methylol methacrylamide N-methylolallyl carbamate
  • alkyl ether or alkyl ester of N-methylol acrylamide N-methylol methacrylamide or N-methylolallyl carbamate.
  • the copolymers mentioned are preferably produced after the emulsion polymerization process.
  • the Polymerization can be discontinuous or continuously, with or without the use of seed latices, with presentation of all or individual components of the Reaction mixture, with partial presentation and subsequent dosing the or individual components of the reaction mixture or after the dosing process without submission. All doses are preferably made to the extent of consumption the respective component.
  • the polymerization will preferably in a temperature range from 0 to 100 ° C carried out and with those for emulsion polymerization methods usually used.
  • the Initiation takes place using the usual water-soluble Free radical generator, preferably in amounts of 0.01 to 3.0 % By weight, based on the total weight of the monomers become.
  • As a dispersant all can usually be used in the Emulsion used and / or emulsion polymerization Protective colloids are used.
  • Emulsifiers come here both anionic and cationic nonionic emulsifiers are also considered.
  • Protective colloids are preferred, particularly preferred in Quantities from 0.5 to 15% by weight, based on the total weight of the Monomers used.
  • examples for this are Polyvinyl alcohols and their derivatives such as Vinyl alcohol / vinyl acetate copolymers, polyvinylpyrrolidones; Polysaccharides in water-soluble form such as starches, cellulose, Dextran and their carboxymethyl, methyl, hydroxyethyl, Hydroxypropyl derivatives; Proteins such as casein; synthetic Polymers such as poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylamide, Polyvinylsulfonic acids and their water-soluble copolymers; Melamine formaldehyde sulfonates, naphthalene formaldehyde sulfonates, Styrene maleic acid and vinyl ether maleic acid copolymers.
  • the Polymerization with protective colloid and without the addition of an emulsifier carried out.
  • the dispersions obtained by emulsion polymerization can also be used in known powder dispersions are transferred, for example by spray drying.
  • the Drying takes place in conventional spray drying systems, where the atomization by means of one, two or multi-component nozzles or can be done with a rotating disc.
  • the Outlet temperature is generally in the range of 55 ° C to 100 ° C, preferably 70 ° C to 90 ° C, depending on the system, T (g) des Copolymers and the desired degree of dryness.
  • aqueous dispersions obtainable in this way or in water Redispersible dispersion powders can be used in the typical Applications are used.
  • hydraulically setting binders such as cements (e.g. Portland, aluminate, trass, shell, magnesia or Phosphate cement), plaster, water glass, for the production of Building adhesives, plasters, fillers, floor fillers, Grout and paints and varnishes, further than Sole binder for coating agents and adhesives or as a binder for textiles.
  • the Copolymers used as a hydrophobizing binder Preferably the Copolymers used as a hydrophobizing binder.
  • a 1 liter 3-neck flask equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer was charged with 195 g of vinyl acetate purified by distillation, 5 g of norbornyl acrylate, 400 g of H 2 O, 10 g of aerosol, 0.5 g of dibenzoyl peroxide, 1.4 g of ammonium ferrosulfate -hexahydrate and 6g sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of polymerized acrylate was 4% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was 34 ° C.
  • a 1 liter 3-neck flask equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer was treated with 180 g of vinyl acetate purified by distillation, 20 g of norbornyl acrylate, 400 g of H 2 O, 10 g of aerosol, 0.5 g of dibenzoyl peroxide, 1.4 g of ammonium ferrosulfate -hexahydrate and 6g sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of copolymerized acrylate was 27% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was 45 ° C.
  • a 1 liter 3-neck flask equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer was charged with 160 g of vinyl acetate purified by distillation, 40 g of norbornyl acrylate, 400 g of H 2 O, 10 g of aerosol, 0.5 g of dibenzoyl peroxide, 1.4 g of ammonium ferrosulfate -hexahydrate and 6g sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of copolymerized acrylate was 60% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was 55 ° C.
  • the polymerization was carried out in a typical redox system.
  • a reaction vessel equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer, was charged with 190 g of vinyl acetate purified by distillation, 10 g of tetracyclo [4.4.0.1. 2, 5 .1 7, 10 ] -dodecyl-3-acrylate, 400g H 2 O, 10 g aerosol, 0.5 g dibenzoyl peroxide, 1.4 g ammonium ferrosulfate hexahydrate and 6 g sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of copolymerized acrylate was 30% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was 54 ° C.
  • a 1 liter 3-neck flask equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer was charged with 180 g butyl acrylate purified by distillation, 20 g norbornyl methacrylate, 400 g H 2 O, 10 g aerosol, 0.5 g dibenzoyl peroxide, 1.4 g ammonium ferrosulfate hexahydrate and 6g sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of copolymerized acrylate was 27% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was -25 ° C.
  • a 1 liter 3-necked flask equipped with a reflux condenser, mechanical stirrer, nitrogen inlet tube and thermometer was charged with 180 g of vinyl acetate purified by distillation, 20 g of tricyclo [5.2.1.0 2.6 ] decyl acrylate, 400 g of H 2 O, 10 g of aerosol, 0.5 g of dibenzoyl peroxide, 1.4 g of ammonium ferrosulfate hexahydrate and 6 g of sodium pyrophosphate decahydrate.
  • the reaction mixture was heated to 40 ° C and kept under a nitrogen blanket. After 2 hours, the polymer was precipitated and freed of residual solvent in the drying cabinet.
  • the proportion of copolymerized acrylate was 32% by weight according to NMR.
  • the glass point determined by DSC analysis was 45 ° C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit erhöhter Glasübergangstemperatur, wobei ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Monomere copolymerisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0.5 bis 60 Gew.-% an einem oder mehreren Monomeren der allgemeinen Formel (I) enthalten, <IMAGE> wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest haben und X für eine Alkylengruppe steht, bei der wenigstens ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxylgruppe ersetzt sein kann, n für eine ganze Zahl zwischen 0 und 4 steht und Y für einen Kohlenwasserstoffrest steht der einen mindestens bicyclischen Baustein enthält in welchem pro Cyclus maximal ein Alkylsubstituent enthalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit cyclischen oder polycyclischen Monomeren mit erhöhter Glasübergangstemperatur sowie Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Die Eigenschaften eines Homopolymeren sind durch das verwendete Monomer festgelegt. Durch das Beimischen weiterer Monomere vor oder während der Polymerisation entstehen Copolymere, deren Eigenschaften sich durch die Art und die Menge der verwendeten Comonomere variieren lassen. Hierbei kann man neben den chemischen Eigenschaften wie z. B. der Verseifungsstabilität und der Löslichkeit des Polymeres vor allen Dingen dessen physikalische Eigenschaften wie z. B. die für ein Polymer charakteristische Glastemperatur über einen weiten Bereich steuern. Die mechanischen Eigenschaften eines Polymers ändern sich oberhalb der Glastemperatur signifikant. Das Polymer verliert seine Steifheit und beginnt zu fließen. Verschiedene Glastemperaturen von Homopolymerisaten sind z. B. in J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook 1st Ed., J. Wiley, New York, 1966 und 2nd Ed., J. Wiley, New York 1975 aufgeführt. Für Copolymerisate kann die Berechnung der Glastemperaturen näherungsweise auch nach der Beziehung von Fox erfolgen(T. G. Fox, Bull. Am Phys. Soc (Ser II)1, 123, [1956]).
Zur Erhöhung der Glastemperatur T(g) von Polymerisaten mit relativ niedriger T(g) wird daher so vorgegangen, daß Monomere copolymerisiert werden, deren Homopolymerisate eine höhere T(g) als die zu modifizierenden Polymerisate haben. Es ist bekannt, daß die Glastemperaturen von Vinylester-Polymerisaten, wie z. B. Vinylacetat-Polymeren (T(g) = 32 °C) und Vinylacetat-Ethylen-Copolymeren (T(g) = 0 °C bei ca. 15 % Ethylen-Anteil), oder die Glastemperatur von Acrylsäureester-Polymerisaten wie z. B. Butylacrylat-Polymeren (T(g) = -54 °C) durch Copolymerisation mit "harten" Monomeren, das heißt mit Monomeren, deren Homopolymere eine höhere T(g) als die zu modifizierenden Polymerisate haben, erhöhen werden kann. Im Stand der Technik für diesen Zweck etablierte Comonomere sind beispielsweise Methylmethacrylat (T(g) = 105 °C), Styrol (T(g) = 100 °C), Vinylchlorid (T(g) = 81 °C), oder auch Versaticsäure-Vinylester wie VeoVa9® (T(g) = 60 °C).
Die genannten Standardcomonomere zur Erhöhung der Glastemperatur weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Bei Methylmethacrylat handelt es sich beispielsweise um ein Comonomer, welches mit Vinylestern nur schwer copolymerisierbar ist. Styrol als Comonomer führt dagegen in höheren Anteilen zu einer Verringerung der UV-Beständigkeit. Nachteilig bei der Verwendung von Vinylchlorid als Comonomer zur Erhöhung des T(g)-Wertes ist der Gehalt an Chlor. Die Vinylester von alpha-verzweigten Carbonsäuren mit 9 C-Atomen wie beispielsweise das VeoVa9® haben den Nachteil der Verseifungsanfälligkeit bei Anwendung ihrer Copolymerisate im alkalischen Medium.
Es bestand daher die Aufgabe, emulsionspolymerisierbare Copolymere zu entwickeln, welche zum einen preiswert, technisch leicht herstellbar, toxikologisch unbedenklich und zum anderen schwer verseifbar sind. Dabei sollte mindestens ein Comonomer eine so hohe Glastemperatur aufweisen, daß auch mit geringen Mengen eine deutliche Erhöhung des T(g)-Werts in einem Copolymerisat erhalten wird, es aber gleichzeitig in Emulsion radikalisch polymerisierbar ist. Gesucht wurden daher geeignete Comonomere, welche aus preisgünstigen Edukten technisch einfach herstellbar sind, als Homopolymer eine hohe Glastemperatur besitzen, mit ethylenisch ungesättigten Verbindungen emulsionspolymerisierbar sind und gleichzeitig zu hydrophoben Eigenschaften im Polymer führen.
Erstaunlicherweise wurde nun gefunden, daß Verbindungen, die eine mindestens bicyclische Gruppe und gleichzeitig eine radikalisch polymerisierbare Gruppe enthalten alle oben erwähnten Vorzüge in sich vereinen.
Gegenstand der Erfindung sind emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit erhöhter Glasübergangstemperatur, wobei ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Monomere copolymerisiert werden, dadurch gekennzeichnet das sie 0.5 bis 60 Gew.-% an einem oder mehreren Monomeren der allgemeinen Formel (I) enthalten,
Figure 00030001
wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und die Bedeutung H, d. h. Wasserstoff, oder C1- bis C4-Alkylrest haben und X für eine Alkylengruppe steht, bei der wenigstens ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxylgruppe ersetzt sein kann. n steht für eine ganze Zahl zwischen 0 und 4. Y steht für einen polycyclischen Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise einen bicyclischen Baustein, wobei pro Cyclus im Durchschnitt maximal ein Kohlenwasserstoffsubstituent enthalten ist.
Unter den Monomeren der Formel (I) bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen Formeln (II), (III) und (IV) sowie ihrer Mischungen.
Figure 00030002
Die angegebenen Reste in Formel (II) R1, R2 und R3 sind dabei gleich oder verschieden und können entweder ein Wasserstoffatom H oder C1- bis C4-Alkylreste darstellen. Die Reste Z können gleich oder verschieden sein und die Bedeutung H, R, OR, COOR, COR besitzen, wobei R einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylrest-oder Cycloalkylrest oder C1- bis C8-Arylrest darstellt, wobei pro Cyclus maximal ein Alkylsubstituent enthalten ist. m steht für eine ganze Zahl zwischen 0 und 7.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (II) sind Norbornylacrylat, Methylnorbornylacrylat, Dimethylnorbornylacrylat, Norbornylmethacrylat, Methylnorbornylmethacrylat, Dimethylnorbornylmethacrylat, Tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Methyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Methyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Dimethyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Dimethyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Hexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Hexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Methylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Methylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Trimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Trimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Octacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat, Octacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Methyloctaacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]-docosylacrylat, Methyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Trimethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat, Trimethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Tetramethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat und Tetramethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat.
Figure 00050001
Auch im Fall der Formeln (III) und (IV) können R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein und die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest besitzen. S kann in diesen Monomeren gleich oder verschieden sein und die Bedeutung H, R, OR, COOR, COR besitzen, wobei R einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylrest oder Cycloalkylrest oder C1 bis C8-Arylrest darstellt, wobei pro Cyclus im Durchschnitt maximal ein Kohlenwasserstoffsubstituent enthalten ist. o und p stehen unabhängig voneinander für eine ganze Zahl zwischen 0 und 6, wobei die Summe aus o und p 1 bis 6 sein muß.
Der Rest R hat vorzugsweise die Bedeutung H oder Methylrest. Die Reste Z sind vorzugsweise gleich oder verschieden mit der Bedeutung H oder C1- bis C10-Alkylrest, Cycloalkylrest oder Phenylrest.
Besonders bevorzugt hat R die Bedeutung H und die Reste Z sind gleich oder verschieden mit der Bedeutung H, Methylrest oder Phenylrest.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (III) und (IV) sind Tricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat, Tricyclo[5.2.1.02.6]decylmethacrylat, Dimethyltricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat, Dimethyltricyclo[4.3.1.02.6]decylmethacrylat, Pentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylacrylat, Pentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylmethacrylat, Trimethylpentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylacrylat, Trimethylpentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylmethacrylat, Heptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylacrylat, Heptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylmethacrylat, Tetramethylheptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylacrylat und Tetramethylheptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylmethacrylat.
Die Herstellung der cyclischen bzw. polycyclischen Comonomere ist bekannt. Aus WO-A 81/00846, US-A 3553294, JP-A 08134015(Derwent Abstract AN-96-306507), JP-A 63008355 (Derwent Abstract AN-88-052816) und JP-A 03148239 (Derwent Abstract AN-91-227880) ist bekannt, daß diese Verbindungen z.B. durch einfache säurekatalysierte Umsetzung von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit einfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen erhalten werden, welche einen mindestens bicyclischen Baustein enthalten, wie z.B. Norbornen, Methylnorbornen, Phenylnorbornen, Dimethylnorbornen, Dihydrodicyclopentadien, Dimethyldihydrodicyclopentadien, Tetracyclododecen, Methyltetracyclododecen, Dimethyltetracyclododecen, Ethyltetracyclododecen, Phenyltetracyclododecen, Hexacycloheptadecen.
Die Darstellung der ungesättigten Bicyclen ist aus JP-A 06072909(Derwent Abstract AN-94-124095), EP-A 0758657, US-A 5569730, JP-A 06009437 (Derwent Abstract AN-94-053926), JP-A 03128333 (Derwent Abstract AN-91-203976), DD-A 208341(Derwent Abstract AN-84-213689) bekannt.
Die Copolymere enthalten ferner mindestens eine ethylenisch ungesättigte Verbindung aus der Gruppe der Acrylsäureester oder Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen, Vinylester von gesättigten aliphatischen Carbonsäuren mit 2 bis 15 C-Atomen, ethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren sowie deren Anhydride, Mono- oder Diester, Säuren, Olefine, Vinylaromaten, Vinylhalogenide und/oder Vinylether, sowie Tiglinsäureester und Crotonsäureester von Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen.
Unter den ethylenisch ungesättigten Verbindungen besonders bevorzugte Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methylvinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von alpha-verzweigten Monocarbonsäuren mit bis zu 12 C-Atomen, beispielsweise VeoVa9® oder VeoVa10®. Besonders bevorzugt ist dabei Vinylacetat.
Unter den ethylenisch ungesättigten Verbindungen bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat. Ganz besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
Bevorzugtes Anhydrid ethylenisch ungesättigter Verbindungen ist Maleinsäureanhydrid. Unter den ethylenisch ungesättigten Verbindungen bevorzugte Estergruppen der Fumarsäure und der Maleinsäure sind die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, t-Butyl-, Hexyl-, Ethylhexyl-, und Dodecyl-Gruppe.
Bevorzugte Olefine sind Ethen, Propen oder Diene wie beispielsweise Butadien oder Isopren. Bevorzugte Vinylaromaten sind Styrol, Methylstyrol, Vinyltoluol. Eine bevorzugte Vinylhalogenverbindung ist Vinylchlorid und ein bevorzugter Vinylether ist beispielsweise Methylvinylether.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die emulsionspolymerisierten Copolymerisate zusätzlich noch 0.05 bis 20.0 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Comonomergemisches, Hilfsmonomere aus der Gruppe der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäure oder Methacrylsäure; aus der Gruppe der ethylenisch ungesättigten Carbonsäureamide, vorzugsweise Acrylamid; aus der Gruppe der ethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure; und/oder Verbindungen aus der Gruppe der mehrfach ethylenisch ungesättigten Comonomeren, beispielsweise Divinyladipat, Diallylmaleat, Allylmethacrylat oder Triallylcyanurat. Als Hilfsmonomere geeignet sind auch vernetzend wirkende Comonomere, beispielsweise Acrylamidoglykolsäure (AGA), Methylacrylamidoglykolsäuremethylester (MAGME), N-Methylolacrylamid (NMAA), N-Methylolmethacrylamid, N-Methylolallylcarbamat, Alkyl-Ether oder Alkyl-Ester des N-Methylolacrylamids, des N-Methylolmethacrylamids oder des N-Methylolallylcarbamats.
Die Herstellung der genannten Copolymere erfolgt vorzugsweise nach dem Emulsionspolymerisations-Verfahren. Die Polymerisation kann dabei diskontinuierlich oder kontinuierlich, mit oder ohne Verwendung von Saatlatices, unter Vorlage aller oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches, unter teilweiser Vorlage und Nachdosierung der oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches oder nach dem Dosierverfahren ohne Vorlage durchgeführt werden. Alle Dosierungen erfolgen vorzugsweise im Maße des Verbrauchs der jeweiligen Komponente. Die Polymerisation wird vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 0 bis 100°C durchgeführt und mit den für die Emulsionspolymerisation üblicherweise eingesetzten Methoden eingeleitet. Die Initiierung erfolgt mittels der üblichen wasserlöslichen Radikalbildner, die vorzugsweise in Mengen von 0.01 bis 3.0 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, eingesetzt werden. Als Dispergiermittel können alle üblicherweise bei der Emulsionspolymerisation verwendeten Emulgatoren und/oder Schutzkolloide eingesetzt werden.
Gegebenenfalls werden 0.1 bis 6 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, an Emulgator eingesetzt. Als Emulgatoren kommen hierbei sowohl anionische, kationische als auch nichtionische Emulgatoren in Betracht.
Vorzugsweise werden Schutzkolloide, besonders bevorzugt in Mengen von 0.5 bis 15 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, eingesetzt. Beispiele hierfür sind Polyvinylalkohole und deren Derivate wie Vinylalkohol/Vinylacetat-copolymere, Polyvinylpyrrolidone; Polysaccharide in wasserlöslicher Form wie Stärken, Cellulose, Dextran und deren Carboxymethyl-, Methyl-, Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl-Derivate; Proteine wie Casein; synthetische Polymere wie Poly(meth)acrylsäure, Poly(meth)acrylamid, Polyvinylsulfonsäuren und deren wasserlöslichen Copolymere; Melaminformaldehydsulfonate, Naphthalinformaldehydsulfonate, Styrolmaleinsäure- und Vinylethermaleinsäure-Copolymere.
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform wird die Polymerisation mit Schutzkolloid und ohne Zugabe von Emulgator durchgeführt.
Die durch Emulsionspolymerisation erhaltenen Dispersionen können auch nach bekannten Verfahren in Dispersionspulver überführt werden, beispielsweise mittels Sprühtrocknung. Die Trocknung erfolgt dabei in üblichen Sprühtrocknungsanlagen, wobei die Zerstäubung mittels Ein-, Zwei- oder Mehrstoffdüsen oder mit einer rotierenden Scheibe erfolgen kann. Die Austrittstemperatur wird im allgemeinen im Bereich von 55°C bis 100°C, bevorzugt 70°C bis 90°C, je nach Anlage, T(g) des Copolymeren und gewünschtem Trocknungsgrad, gewählt.
Die so erhältlichen wäßrigen Dispersionen oder in Wasser redispergierbaren Dispersionspulver können in den typischen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Beispielsweise in bauchemischen Produkten in Verbindung mit anorganischen, hydraulisch abbindenden Bindemitteln wie Zementen (z. B. Portland-, Aluminat-, Trass-, Hüllen-, Magnesia- oder Phosphatzement), Gips, Wasserglas, für die Herstellung von Bauklebern, Putzen, Spachtelmassen, Fußbodenspachtelmassen, Fugenmörtel und Farben und Lacken, ferner als Alleinbindemittel für Beschichtungsmittel und Klebemittel oder als Bindemittel für Textilien. Vorzugsweise werden die Copolymere als hydrophobierendes Bindemittel eingesetzt.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung:
Beispiel 1 Emulsionspolymerisation von Vinylacetat mit 2.5 Gew.-% Norbornylacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 195 g durch Destillation gereinigtem Vinylacetat, 5 g Norbornylacrylat, 400 g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfat-hexahydrat und 6g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 4 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug 34 °C.
Beispiel 2 Emulsionspolymerisation von Vinylacetat mit 10 Gew.-% Norbornylacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 180 g durch Destillation gereinigtem Vinylacetat, 20 g Norbornylacrylat, 400 g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfat-hexahydrat und 6g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 27 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug 45 °C.
Beispiel 3 Emulsionspolymerisation von Vinylacetat mit 20 Gew.-% Norbornylacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 160 g durch Destillation gereinigtem Vinylacetat, 40 g Norbornylacrylat, 400 g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfat-hexahydrat und 6g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 60 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug 55 °C.
Beispiel 4 Emulsionspolymerisation von Vinylacetat mit 5 Gew.-% Tetracyclo[4.4.0.1.2, 5.17, 10]-dodecyl-3-acrylat
Die Polymerisation wurde in einem typischen Redoxsystem ausgeführt. Ein Reaktionsgefäß, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 190 g durch Destillation gereinigtem Vinylacetat, 10 g Tetracyclo[4.4.0.1.2, 5.17, 10]-dodecyl-3-acrylat, 400g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfathexahydrat und 6 g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 30 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug 54 °C.
Beispiel 5 Emulsionspolymerisation von Butylacrylat mit 10 Gew.-% Norbornylmethacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 180 g durch Destillation gereinigtem Butylacrylat, 20 g Norbornylmethacrylat, 400 g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfathexahydrat und 6g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 27 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug -25 °C.
Beispiel 6 Emulsionspolymerisation von Butylacrylat mit 10 Gew.-% Tetracyclo[4.4.0.1.2, 5.17, 10]-dodecyl-3-methacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 180 g durch Destillation gereinigtem Butylacrylat, 20 g Tetracyclo[4.4.0.1.2, 5.17, 10]-dodecyl-3-methacrylat, 400 g H2O, 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfat-hexahydrat und 6g Natriumpyrophosphat-decahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 36 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug -10 °C.
Beispiel 7 Emulsionspolymerisation von Vinylacetat mit 10 Gew.-% Tricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat
Ein 1 Liter 3-Hals-Kolben, ausgerüstet mit Rückflußkühler, mechanischem Rührwerk, Stickstoffeinleitungsrohr und Thermometer, wurde mit 180 g durch Destillation gereinigtem Vinylacetat, 20 g Tricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat, 400 g H2O , 10 g Aerosol, 0.5 g Dibenzoylperoxid, 1.4 g Ammoniumferrosulfat-hexahydrat und 6g Natriumpyrophosphatdecahydrat beschickt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 40 °C erwärmt und dabei unter einer Stickstoffdecke gehalten. Nach 2 Stunden wurde das Polymerisat gefällt und im Trockenschrank von restlichem Lösungsmittel befreit. Der Anteil an einpolymerisiertem Acrylat betrug 32 Gew.-% laut NMR. Der mittels DSC Analytik bestimmte Glaspunkt betrug 45 °C.

Claims (11)

  1. Emulsionspolymerisierte Copolymerisate mit erhöhter Glasübergangstemperatur, wobei ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Monomere copolymerisiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0.5 bis 60 Gew.-% an einem oder mehreren Monomeren der allgemeinen Formel (I) enthalten,
    Figure 00140001
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest haben und X für eine Alkylengruppe steht, bei der wenigstens ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxylgruppe ersetzt sein kann, n für eine ganze Zahl zwischen 0 und 4 steht und Y für einen Kohlenwasserstoffrest steht der einen mindestens bicyclischen Baustein enthält in welchem pro Cyclus maximal ein Alkylsubstituent enthalten ist.
  2. Copolymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Comonomereinheiten der allgemeinen Formel II enthalten,
    Figure 00140002
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest haben und Z gleich oder verschieden sein kann und die Bedeutung H, R, OR, COOR, COR hat, wobei R einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylrest, oder Cycloalkylrest, oder C1- bis C8-Arylrest darstellt und pro Cyclus im Schnitt maximal ein Alkylsubstituent enthalten ist und m für eine ganze Zahl zwischen 0 und 7 steht.
  3. Copolymer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Formel (II) R1 die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest hat und R2 und R3 die Bedeutung H haben, Z gleich oder verschieden sein kann und entweder die Bedeutung H, Methyl oder Phenyl hat, pro Cyclus im Schnitt maximal ein Alkylsubstituent enthalten ist und m für eine ganze Zahl zwischen 0 und 7 steht.
  4. Copolymer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeine Formel (II) die Bedeutung Norbornylacrylat, Methylnorbornylacrylat, Dimethylnorbornylacrylat, Norbornylmethacrylat, Methylnorbornylmethacrylat, Dimethylnorbornylmethacrylat, Tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Methyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Methyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Dimethyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-acrylat, Dimethyltetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]-dodecyl-3-methacrylat, Hexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Hexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Methylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Methylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Trimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylacrylat, Trimethylhexacyclo[6.6.1.13.6.110.13.02,7.09,14]heptenylmethacrylat, Octacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat, Octacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Methyloctaacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat, Methyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Trimethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat, Trimethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat, Tetramethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylacrylat oder Tetramethyloctacyclo[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]docosylmethacrylat hat.
  5. Copolymere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Comonomereinheiten der allgemeinen Formel III oder IV enthalten,
    Figure 00160001
    wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest haben und Z gleich oder verschieden sein kann und die Bedeutung H, R, OR, COOR, COR hat, wobei R einen verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylrest, oder Cycloalkylrest, oder C1- bis C8-Arylrest und o und p unabhängig voneinander für eine ganze Zahl zwischen 1 und 5 stehen, wobei die Summe von o und p größer oder gleich 1 und kleiner als 6 ist.
  6. Copolymer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R1 die Bedeutung H oder C1- bis C4-Alkylrest hat und R2 und R3 die Bedeutung H haben, Z gleich oder verschieden sein kann und entweder die Bedeutung H oder Methyl hat, und o und p unabhängig voneinander für eine ganze Zahl zwischen 1 und 5 stehen, wobei die Summe von o und p größer oder gleich 1 und kleiner als 6 ist.
  7. Copolymere nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die allgemeinen Formeln (III) und (IV) die Bedeutung Tricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat, Tricyclo[5.2.1.02.6]decylmethacrylat, Dimethyltricyclo[5.2.1.02.6]decylacrylat, Dimethyltricyclo[4.3.1.02.6]decylmethacrylat, Pentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.7.09.13]pentadecylacrylat, Pentacyclo[6.5.1.1.3.6.02.709.13]pentadecylmethacrylat, Trimethylpentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylacrylat, Trimethylpentacyclo[6.5.1.1.3.60.2.709.13]pentadecylmethacrylat, Heptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylacrylat, Heptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylmethacrylat, Tetramethylheptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylacrylat oder Tetramethylheptacyclo[8.7.12.9.14.7.111.17.0.03.8.012.16]eicosylmethacrylat haben.
  8. Verwendung von Copolymeren nach Anspruch 1 bis 7 als Bindemittel in Bauklebern, Putzen, Spachtelmassen, Fußbodenspachtelmassen, Fugenmörtel.
  9. Verwendung von Copolymeren nach Anspruch 1 bis 7 in Farben und Lacken.
  10. Verwendung von Copolymeren nach Anspruch 1 bis 7 als Alleinbindemittel für Beschichtungmitteln und Klebemittel.
  11. Verwendung von Copolymeren nach Anspruch 1 bis 7 als Bindemittel für Textilien.
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